[其他]用稻壳工业化生产白炭黑方法

说明书

本发明涉及生产工业用白炭黑（多孔二氧化硅）的原料及生产工艺。

在橡胶、塑料、涂料、建材、日用化工等不同领域都广泛应用白炭黑作填料或添加剂。但迄今国内外生产白炭黑的主要原料仍是化工产品：硅酸钠，酸类，二氧化碳或四氯（氟）化硅等，其生产工艺大都是用沉淀法或气相法。使用上述方法及原料生产白炭黑，无疑成本很高，工艺过程也比较复杂。近年来研究发现水稻是天然富集硅酸的植物，稻壳中的主要成份是碳化物和硅化物。稻壳本来是粮食加工中的下脚料，长期以来，人们把它作为饲料、燃料或糙糠，让其中的硅白白流失。目前利用稻壳制造碳化硅、氮化硅等，有关文献已有报导。但是用稻壳大规模制造多孔二氧化硅，尚无成熟经验。西德公开专利（2416291），报导了用于耐火材料的含碳量少的白稻壳灰制造方法，该方法需要经过三步（段）加热，这在大规模处理稻壳、稻壳本身能源利用、工艺设备等方面都有许多困难，特别是加热温度过高影响了二氧化硅的多孔性能。

本发明是以廉价易得的稻壳为原料，全部利用稻壳自身的能源和硅源，提供大规模工业化生产白炭黑（多孔二氧化硅）的新工艺。

发明的基本构思是利用稻壳中少量氧气助燃，使稻壳在焙烧炉中缓慢升温，低温燃烧，并利用稻壳及稻壳灰的保温性能，让稻壳中有机物充分分解、气化、扩散。稻壳在焙烧过程中禁止翻动，不与外界空气发生交换。

本发明的工艺过程为：1.先将稻壳进行净化处理，可用杨析法或用水洗或酸洗，除去稻壳中泥土或杂物。2.将净化的稻壳装入焙烧炉，装至炉顶标志线，压实，即可开始点火。3.点火是在整个焙烧炉底截面均匀全面点燃，然后进入白化燃烧阶段。4.白化燃烧，是利用稻壳自身能源和硅源，已点燃的稻壳从炉底往上隔绝空气，进行低温下的缓慢燃烧，使稻壳中的有机物有充分时间进行热分解扩散出去。扩散出去的有机物，逐步结聚在焙烧炉上层的稻壳中，呈黑褐色的有机物，该有机物可用人工或机械的方法，在补充加料时取出加以利用。5.补充加料，随稻壳在炉内低温燃烧，体积逐渐缩小，焙烧炉内间隙增大，要及时进行补充加料，一般在稻壳点火自燃第二天，约24小时左右，需从炉顶将稻壳补充加至初始位置（至原标志线）压实，以后每隔大约同样的时间需要补充加料一次。6.在燃烧层接近炉顶时，需要顶封保温，是在炉顶稻壳层上面覆盖一层以白化的稻壳灰，约10-20cm厚，至此补充加料终止。7.稻壳在炉内完全燃烧分解后，禁止任何翻动，在炉内自然冷却后，即可出炉得到呈白色粒状和粉状的多孔二氧化硅。8.出炉后可根据不同使用要求，进行不同的加工处理，一般需要经过粉碎分选，制成粉末状。

本发明所生产的成品，杂质含量甚微，二氧化硅含量可达98%，中性，具有良好的多孔性能，比表面积在60-150M²/g，达到国内外定型商品生产的同类产品性能，比较于下表：

本方法生产的白碳黑已在有关橡胶厂使用。其中生产的煤矿井下导风筒布，经专业部门测定达到并超过部标。本生产方法采用一次焙烧法，除需补充加料外，不需外加能源，工艺设备简单，操作容易，原料丰富，成本极低，与目前以化工产品为原料的传统生产方法相比，其成本可降低数倍甚至十几倍。

实施例：用一圆筒立式焙烧炉，炉体总高为5M，炉膛直径3M，深3M，有效容积20M³，将净化的稻壳装入炉内。首次可投料2700kg，点火白化焙烧，最高焙烧温度不超过670℃，每隔24小时左右补充加料一次。整个加料周期20天左右，在焙烧过程中总投料量约为初始投料量的2.5倍，即总投料量约为9000kg。终止加料后自然冷却25天左右，最后可生产白色多孔二氧化硅约为1500kg，经粉碎分选后即为白炭黑成品。